WO2023161088A1 - LASERAUFTRAGSCHWEIßVERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER BESCHICHTUNGSSCHICHT AUF EINEM BAUTEIL - Google Patents

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WO2023161088A1
WO2023161088A1 PCT/EP2023/053674 EP2023053674W WO2023161088A1 WO 2023161088 A1 WO2023161088 A1 WO 2023161088A1 EP 2023053674 W EP2023053674 W EP 2023053674W WO 2023161088 A1 WO2023161088 A1 WO 2023161088A1
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WO
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laser
component
coating layer
welding method
coating
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PCT/EP2023/053674
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Tim Hesse
Nicolai Speker
Björn Sautter
Andreas Scholz
Original Assignee
Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh
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Publication date
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    • B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
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    • B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
    • B23K26/1464—Supply to, or discharge from, nozzles of media, e.g. gas, powder, wire

Definitions

  • the invention relates to a laser deposition welding method for producing a coating layer on a surface of a component, a device for carrying out the laser deposition welding method and a component having at least one surface which is coated with a coating layer, the coating layer being produced using the laser deposition welding method.
  • this process can be carried out at different points on the surface or over a larger contiguous area of the workpiece surface, which means that 3D shapes can be applied using laser deposition welding. Furthermore, several layers of material made of different materials can also be built up on top of one another on the surface. In the event that metallic material is applied, the application process is also referred to as "laser metal deposition" (LMD for short). Typical fields of application for laser deposition welding can be found in the area of repair, coating and joining techniques.
  • So-called extreme high-speed laser deposition welding (EHLA for short) is already known from DE 10 2011 100 456 B4. According to this method, a significant increase in the achievable processing speed is achieved in comparison to conventional laser build-up welding in that at least one additional material in at least partially molten form is supplied to a process zone present on a surface to be processed.
  • the additional material which is initially present in powder form in particular, is melted by means of a laser beam at a distance greater than zero, in particular to form a molten bath and then fed to the molten bath in, in particular, completely liquid form.
  • the melting of the Additional material, in particular the powder, at the mentioned distance from the melt bath and the heating of the melt bath can be carried out by the same laser beam.
  • the laser beam radiating onto the melting bath also causes the filler metal to melt at the specified distance from the melting bath. This is done by moving the melting bath and a focus of the laser beam parallel to one another relative to the surface at a speed of at least 20 m/min. Furthermore, in the case of a powdered filler material, the powder density can be adjusted in particular in such a way that the laser power of the laser beam in the melting bath is less than 60% of the laser power before the laser beam comes into contact with the powder.
  • the processing speed of the laser deposition welding process can be significantly increased using the EHLA process.
  • a build-up of the coating layer which can also occur on opposite surfaces of the component, in the range of 50 ⁇ m to 500 ⁇ m, preferably around 100 ⁇ m to 200 ⁇ m, layer thickness can be generated in particular by repeatedly crossing a track width of tracks of the melting bath.
  • laser powers are used to increase productivity (on the welded area per unit of time), for example laser powers of up to 24 kW in one focus point.
  • the coating spot size laser focus diameter and powder focus diameter
  • More area can be processed per unit of time on the processing trajectory.
  • experimental practice shows that as the diameter of the irradiation spot or Laser power the surface waviness, which increases with high-speed LMD on welded layers.
  • the layer thickness must be increased so that the coating layer has the desired surface finish (including roughness) after subsequent grinding .
  • the coating layer has to be ground down to the created valleys of the wavy coating layer.
  • the object of the invention is to reduce the above disadvantages in a laser deposition welding process, in particular to improve the component quality produced by reducing the surface waviness of the coating layer produced.
  • a laser build-up welding method for producing a coating layer on a surface of a component, in that at least one coating track with a predetermined track width is produced on the surface by applying an additional material, in particular in powder form, along a helical or spiral-shaped processing trajectory, wherein the additional material and the component are heated along the processing trajectory by means of a laser beam, so that when the additional material hits the surface, the at least one coating track is formed, with at least two, in particular at least three, turns of the at least one coating track along a track width at least partially overlap or are generated at least partially overlapping.
  • a laser focus diameter of the laser beam can be greater than 1 mm, in particular 1.4 mm to 12 mm.
  • Laser build-up welding in such a way that two, three or more windings of the at least one coating track along a track width, which solidifies the coating layer or Parts thereof forms, in particular are produced next to one another in such a way that they partially overlap one another it has been shown that the surface waviness of the coating layer produced in this way can be effectively reduced.
  • the windings are generated in particular next to one another and partially overlapping one another.
  • particularly high laser powers can be implemented in this way, so that the productivity of the laser deposition welding process can be increased without reducing or increasing the quality of the components produced.
  • the coating layer requiring deep regrinding of the coating layer.
  • the coating track produced along the processing trajectory is produced in particular continuously and is not interrupted.
  • the specification of the at least partially overlapping windings along a track width relates to how many windings of the at least one coating track are applied per track width. What is counted in particular is the top view of the at least one coating track or coating layer produced in this way visible number of windings per track width of the at least one coating track.
  • the partially overlapping turns thus relates to the width of the overlapping of the windings.
  • the number of windings along a track width does not have to be a whole number, but can also include parts of whole numbers. For example, 4, 1 or 4, 6 windings can partially overlap each other along a track width and be arranged side by side.
  • windings produced next to one another at least partially overlap one another
  • windings of the at least one coating track are produced on top of one another by repeatedly traversing a track width, in order to create a coating layer of a certain thickness, for example im range from 50 pm to 300 pm, preferably around 100 pm.
  • the windings of the at least one coating track are not produced next to one another here. Instead, the already generated or worn track widths or Turns typically only after Running through an entire processing trajectory again.
  • a track width can be traversed multiple times, particularly in the beginning and/or end area of the processing trajectory, as explained above.
  • This has the advantage of generating a constant coating layer thickness, e.g. B. for brake discs as a component on the outer and/or inner circumference of the friction surface to be coated.
  • the windings that partially overlap each other by at least 20%, in particular at least 40%, of the track width can also be provided.
  • the degrees of overlap which are given here by way of example as a percentage of the track width, can be essentially the same for the windings. It turned out that through this Degrees of overlap are also particularly low
  • the number of windings that at least partially overlap each other along the track width is varied during the production of the processing layer.
  • the number of turns can vary by up to 50% of the turns partially overlapping one another on average along a track width and/or the degree of overlap can vary by up to 50% of the mean degree of overlap across all turns.
  • a height profile of the surface coated with the at least one coating track is generated by a measuring device.
  • the measuring device can be set up for a light section, for example.
  • the measuring device can also be, for example, an optical coherence tomography or thermography measuring device.
  • the advantage of such a measuring device is that the generated height profile can be used to monitor undesired waviness of the coating layer.
  • the height profile or a parameter derived therefrom, which is indicative of the waviness of the coating layer with be compared to a predetermined limit value. If the specified limit value is exceeded, the manufacturing process can be stopped automatically or the laser cladding process can be controlled to reduce waviness.
  • an irradiation point of the laser beams is moved onto the surface along the surface at a relative speed of at least 20 m/min.
  • the relative speed is the speed at which the surface to be coated moves relative to the point of incidence of the laser beam on the surface.
  • the laser beam radiates onto the surface in such a way that a process zone is formed on the surface, in particular at least partially a melt bath, on the surface.
  • the irradiation point and thus the process zone are shifted along the surface at a speed of at least 20 m/min.
  • the advantage of this high relative speed lies primarily in the high productivity that can be achieved.
  • Such laser cladding can also be referred to as high-speed laser cladding.
  • the component is designed to be rotationally symmetrical, in particular as a disk, and in particular is rotated about an axis of rotation during the production of the coating layer, in particular so that the processing trajectory follows the spiral or helix shape.
  • the component can be, for example, a brake disk, sliding disk, friction disk or similar, as in various Applications can be used, for example in
  • the surface to be coated or surfaces to be coated lying opposite one another can in each case be annular surfaces. Accordingly, the rotation of the wheel about its axis of rotation allows the wheel to be circumferentially coated.
  • the disc can be fastened to a shaft of a corresponding drive, for example an electric motor, which causes the disc to rotate.
  • the point of incidence of the laser beam can be shifted, in particular in a linear movement. In particular, this can be moved in a plane above the pane. This can be done, for example, by a linear drive on the processing heads, which emits the laser beam.
  • the orientation of the feed of the at least one additional material can also be shifted in each case together with the irradiation point of the laser beam.
  • the at least one additional material is present as a powder before it is melted by means of the laser beam.
  • the additional material can be metallic.
  • different metals can also be processed.
  • the additional material is present as a wire, as a strip, or as sheet metal strips.
  • the supply of powdered additional material to the laser beam for melting, so that it is supplied to the process zone in a substantially completely melted form has proven to be particularly advantageous. Provision can furthermore be made for the at least one additional material to be provided to the respective laser beam by at least three injectors per surface of the component.
  • a very symmetrical focus of the additional material, in particular powder focus can be produced on the surface, as a result of which the quality of the coating layer produced can be improved.
  • an average powder efficiency with powdered additive f all injectors together results in at least 85%.
  • the powder efficiency indicates how much of the supplied powder is melted. Loss of powder can thus be reduced. This is made possible, among other things, by the use of injectors that can be used in the angle range of 90° to the direction of gravity.
  • the required powder mass flow can thus be divided between parallel powder feed strands. A particularly uniform powder mass flow is thus achieved and particularly uniform coating layers are thereby produced.
  • the injectors can advantageously be designed as tubes.
  • they can be designed as hard metal tubes to ensure high resistance to the one hand Additional material and on the other hand the high temperatures that emanate from the processing.
  • the advantage of pipes consists in a particularly good flow of a possible conveying gas through them in order to transport the additional material from a corresponding conveyor or Feed reservoir to the laser beam at a distance from the surfaces.
  • an exit angle of the injectors relative to a perpendicular to the respective surface of the component is less than 60°, in particular less than 50°, very particularly less than 40°. It has been shown that superficial waviness of the coating layer welded on in this way turns out to be particularly small.
  • the production of the coating layer of the component in the direction of relative inside the surface to relatively outside the surface.
  • the coating or the process of the laser beam point thus from radially inside or the inner diameter radially outwards or to the outside diameter.
  • thermal expansion can be used to generate tensile stresses in the component, in particular the pane.
  • Compressive stresses form in the welded coating layer when it cools down. These are advantageous because compressive stresses counteract crack propagation in the welded coating layer.
  • a laser beam axis of the laser beam is inclined relative to the surface at an incidence angle in the range from greater than 0° to 35°, in particular in the range from 5° to 30°.
  • a main axis of a processing head from which the laser beam is emitted can be correspondingly inclined with respect to the surface. Laser light reflected back from the component under the angle of incidence does not hit the processing head, but is guided past it.
  • the intensity distribution of the laser beam is at least approximately in the form of a so-called Flat tops are generated.
  • the intensity distribution can be approximately in the form of a flat top with a region of reduced intensity in the center (I_max (maximum intensity)>l_core (intensity in the core)>0). This opens up a particularly large process window for the laser cladding process.
  • the object mentioned at the outset is also achieved by a component according to claim 14 .
  • the component has a surface which is coated with a coating layer, the coating layer being produced by means of a laser deposition welding method according to the invention.
  • the tracks partially overlapping along the track width can be seen under a microscope, so that the component produced using the laser deposition welding process can be clearly distinguished from components whose coating layer was produced using a different process.
  • the object mentioned at the outset is also achieved by a device according to claim 15 .
  • the device is set up to carry out a laser deposition welding method according to the invention, the device having at least one laser for generating the laser beam, and the device having at least one filler material conveyor for conveying the at least one filler material at a distance from the surface of the component to the laser beam having .
  • the device can have a regulation and/or control device which is set up to regulate and/or control the laser deposition welding process in such a way that at least two or at least three windings of the at least one coating track overlap along a track width.
  • a regulation and/or control program with corresponding instructions can be provided in the regulation and/or control device.
  • the at least one laser can preferably have a laser power of more than 4 kW, in particular more than 12 kW and up to 24 kW.
  • it can be a laser with a wavelength of approx. Ipm (fiber laser, disc laser), approx. 0.8pm (diode laser) or 0.5pm (green converted).
  • a laser light cable with 2inl fibers can be used, whereby a core diameter of 600pm to 1000pm or diameter ratios of 200pm/700pm and 300pm/1000pm can be implemented.
  • An adjusting device can also be used to adjust the core-to-sheath ratio of the 2inl fiber.
  • a processing head of the laser can have a focus of approx. 1.4 mm to approx. 8 mm for imaging the fiber end of the 2inl fiber in the area of a powder focus or on the surfaces.
  • the at least one filler material conveyor can be designed as a powder conveyor and have a powder nozzle for forming a powder focus.
  • the powder nozzle can be designed using injectors, in particular with a plurality of injectors as a multi-jet nozzle.
  • Inert gas for example, can be used as the conveying gas Argon or helium or a gas mixture thereof can be used.
  • a protective process gas can also be added to the process.
  • Figure 1 is a schematic view of a structure of a
  • Figure 2 is a plan view of a component according to a
  • Figure 3 is a plan view of a component at
  • FIGS. 9-13 Cross-sections through components that have been coated using different laser build-up welding methods.
  • FIG. 1 shows an overall device 10 for laser build-up welding.
  • the device 10 includes a laser 12 for generating a laser beam 1 .
  • the generated laser beam 1 is fed to a light outlet 16 via an optical fiber cable 14 .
  • the laser beam 1 thus generated is then collimated in a collimation lens 18 .
  • the laser beam 1 then passes through a movable processing head 20 (the light outlet 16 and the collimation lens 18 can alternatively also be arranged in the processing head 20 itself).
  • a focusing lens (not shown) for bundling the laser beam 1 is arranged inside the processing head 20 . After passing the focusing lens, the laser beam 1 passes through a cylindrical section 22 and a funnel-shaped section 24 of the processing head 26 , which also serve here as a powder nozzle for a powdered filler material 2 .
  • the entire assembly of light outlet 16 , collimation lens 18 , and processing head 22 is arranged so that it can be moved linearly over a component 70 to be coated by means of a feed unit 30 .
  • the feed unit 30 can be positioned in the plane spanned by an X coordinate and a Y coordinate above the component 70 (see Fig. 2 ) be moved .
  • the feed unit 30 comprises a linear drive 34 and an electric motor 32 which drives the linear drive 34 .
  • the device 10 comprises a rotation unit 90 which, in the present case, has a further electric motor 92 with a shaft 94 coupled thereto for rotating the component 70 attached thereto.
  • the component 70 is designed to be rotationally symmetrical here, for example, in particular as a brake disk, and is rotated about its axis of rotation 72 , which coincides with the shaft 94 , when the component 70 is coated with a coating layer 80 in the direction of rotation R shown, which will be explained in more detail later.
  • the device 10 also includes an additional material conveyor 40 for conveying powdered additional material 2 .
  • the powder is mixed with a gas, in particular an inert gas such as nitrogen or argon, in order to generate a powder gas stream 4 for conveying the powder.
  • a distributor component 42 the powder gas stream 4 is distributed into several, in the present case for example three, feed lines 44 , in particular feed hoses, and then flows into the cylindrical section 22 of the processing head 20 .
  • the section 24 of the processing head 20 has a double wall, with the powder gas flow being passed through the annular gap achieved in this way, so that the powder gas flow
  • the device 10 also includes a sensory measuring device 50 .
  • the measuring device 50 can be set up, for example, to carry out the light section method in order to generate a height profile of the surface 74 in this way.
  • a light section scan can be carried out at 4 kHz.
  • a height profile can be generated along a projected line of light 52 shown schematically.
  • the device 10 includes a control device 60 .
  • this serves to control the laser 12 and the additional material conveyor 40 .
  • this is used to control a control unit 62 , which also belongs to the device 10 and is designed to control the electric motor 32 and the additional electric motor 92 .
  • the control device 60 is set up to evaluate the measurement signals detected by the measurement device 50 .
  • the control device 60 can, for example, measure the height profile of the coating layer 80 and compare it with a limit value for a previously defined maximum waviness of the coating layer 80 . If the limit value is exceeded, the control device 60 can intervene accordingly through technical control measures.
  • FIG. 2 shows the component 70 in the form of a brake disk for a motor vehicle, the surface 74 having the coating layer 80 which has been produced by the method described below. Also on the Such a coating layer 80 can be produced on the opposite surface 74 or side of the component 70 .
  • the device 10 is designed to carry out the method set out below:
  • the present annular surface 74 of the component 70 is by means of the device 10 by extreme
  • High Speed Laser Surface Welding (EHLA) Coated the component 70 is first rotated by the shaft 94 being driven by the further electric motor 92 .
  • the laser beam 1 is generated and projected onto the surface 74 , the laser beam 1 radiating onto the surface 74 at an irradiation point. This creates a process zone 6 on the surface 74 .
  • a powder gas stream 4 is generated. After leaving the cylindrical section 24, the powdered additional material 2 of the powder gas stream 4 hits the light path of the laser beam 1 during its flight phase. As a result, the additional material 2 in the form of the powder particles is at least partially or completely melted, specifically before they reach the process zone 6 on the component 70 .
  • the additional material 2 is preferably supplied to the process zone 6 in completely molten form. The additional material 2 melted by heating by means of the laser beam 1 is consequently applied to the surface 74 of the component 70 .
  • the component 70 is rotated about the axis of rotation 72 so quickly that the point of incidence of the laser beam 1 along a predetermined processing trajectory 88 (see FIG. 3) on the surface 74 at a speed of at least 20 m/min the surface 74 is shifted, so that one can also speak of the previously mentioned high-speed laser cladding.
  • the process zone 6 produced by the laser beam 1 is displaced along the surface 74 by at least 20 m/min.
  • At least one coating track 86 is thus produced along the processing trajectory 88 by means of the melted additional material 2 , as described below with reference to FIG. 3 is explained in more detail.
  • a coating layer 80 is gradually produced by the laser build-up welding process.
  • the laser beam 1 is moved bit by bit by means of the linear drive 34 from radially outside to radially inside relative to the axis of rotation 72, so that the point of incidence of the laser beam 1 is moved in a spiral processing trajectory 88 along the surface 74.
  • the machining trajectory 88 at least one coating track 86 with a plurality of windings 8 is created that is wrapped around or around one another. extend around a center point of component 70 .
  • the coating track 86 or the turns 8 is respectively. are preferably generated continuously, that is to say without a processing stop, and also, in particular contrary to FIG. 3 with substantially no gap therebetween shown in FIG.
  • the process zone 6 is guided in a spiral from radially outside to radially inside (or vice versa) to produce the coating layer 80 .
  • the surface 74 includes a coated radially outer portion 82 and an uncoated radially inner portion 84 .
  • Figure 4a shows the laser cladding process for the
  • Component 70 similar to FIG. 1 in a schematic cross-sectional view. Unlike in FIG. 1, no processing head 20 as described with reference to FIG. 1 is used. Instead, several injectors 46 are used here, only two of which are shown here as an example, by means of which the filler material 2 , in particular as a powder gas flow 4 , is fed directly to the laser beam 1 .
  • the injectors 46 are shown here as tubes, in particular hard metal tubes, by way of example. They can each be connected to the distributor component 42 by means of one, two or more feed lines 44 . It is also possible for each injector 46 to have its own distribution component 42, with the distribution components 42 in turn being able to be connected to the filler material conveyor 40. As can also be seen in FIG.
  • the laser beam 1 is moved with its laser beam axis LA in the present example in the X-direction as the feed direction, as a result of which its point of incidence is also shifted in this direction. This takes place during the rotation R of the component 70 about the axis of rotation 72.
  • an exit angle a of the injectors 46 relative to a perpendicular to the respective surface 74 which here, for example, coincides with the longitudinal axis LA of the laser beams 1, is less than 60°. It has been shown that a superficial waviness of the coating layers 80 welded on as a result turns out to be particularly small.
  • Figure 4b shows a modification of the beam guidance of the laser beam 1, in which the laser beam axis LA of the laser beam 1 in an advantageous angle of incidence ß stands opposite the surface 70 so that the laser beam 1 strikes the surface 70 with its irradiation point at the irradiation angle ⁇ .
  • the angle of incidence ß is 35° here, for example.
  • the irradiation angle ⁇ can be achieved in particular by a corresponding arrangement of the processing head 20 relative to the surface 70, it being possible for the powder gas stream 4 to be guided in the processing head 20, as shown in FIG. 1 is shown, or can be guided outside of the processing head 20, so that only the laser beam 1 is guided in the processing head 20 or. from this exit.
  • a laser beam 1 striking the surface 74 at the angle of incidence ⁇ cannot be reflected back onto the processing head 20 as laser light, but is guided past it.
  • the waviness of the coating layer 80 is also further reduced.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view through part of the component 70 during the execution of a conventional laser cladding process.
  • a coating track 86 with the track width B is thereby applied to the surface 74 .
  • a next turn 8 of the coating track 86 in FIG. 5 (not shown) with respect to FIG. 5 to the right or . applied radially inwardly from the component 70 next to the turn 8 shown.
  • this waviness can fen by a later grinding
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view through part of the component 70 during the execution of a laser cladding method according to an exemplary embodiment of the invention.
  • a track width B of a coating track 86 a plurality of windings 8 are applied next to one another and partially overlap one another.
  • a track width B contains approx. four turns 8 one above the other.
  • the number of partially overlapping windings 8 per track width B is determined in the plan view of the individual windings 8 per track width B. Only the part of the windings 8 that is visible on the surface is decisive.
  • FIG. 7 shows the prior art again in a plan view of part of the component 70 .
  • the windings 8 of the coating track 86 are applied side by side here with their track width B defined by the focus diameter of the focusing lens of the laser beam 1, only one winding 8 being shown here.
  • FIG. 8 shows the overlapping of a plurality of windings 8 of a coating track 86 in the area of a track width B, as is provided in a laser deposition welding method according to an exemplary embodiment of the invention.
  • Figures 9 to 13 show cross sections through components 70 with coating layers 80. The cross sections differ in the number of (at least partially) over a track width B partially overlapping turns 8 of a coating track 86.
  • FIGS. 9 shows the result of a coating layer 80 with a partial overlap of 3.3 adjacent turns 8 along a track width B, and FIG Track width B. As can be seen, with this choice of parameters there is still a comparatively high waviness of the coating layer 80 compared to FIGS.
  • FIG. 11 shows the result of a coating layer 80 with a partial overlap of 4.1 turns 8 side by side along a track width B.
  • Fig. 12 shows the result of a coating layer 80 with a partial overlap of 4.7 turns 8 side by side along a track width B.
  • FIG. 13 shows the result of a coating layer 80 with a partial overlap of 5.5 windings 8 next to each other along a track width B.
  • the waviness of the coating layer 80 is typically so small that regrinding is no longer necessary, or only one requires very little removal of the useful coating layer 80 to achieve an optimal surface finish.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laserauftragschweißverfahren zum Herstellen einer Beschichtungsschicht (80) auf einer Oberfläche (74) eines Bauteils (70), indem auf der Oberfläche (74) zumindest eine Beschichtungsspur (86) mit einer vorgegebenen Spurbreite (B) durch das Auftragen eines, insbesondere pulverförmigen, Zusatzwerkstoffs (2) entlang einer helix- oder spiralförmigen Bearbeitungstrajektorie (88) erzeugt wird, wobei der Zusatzwerkstoff (2) und das Bauteil (70) entlang der Bearbeitungstrajektorie (88) mittels eines Laserstrahls (1) erhitzt werden, sodass beim Auftreffen des Zusatzwerkstoffs (2) auf die Oberfläche (74) die zumindest eine Beschichtungsspur (86) entsteht, wobei sich entlang einer Spurbreite (B) zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, Windungen (8) der zumindest einen Beschichtungsspur (86) wenigstens teilweise überlappen.

Description

Titel : Laserauftragschweißverfahren zum Herstellen einer
Beschichtungsschicht auf einem Bauteil
Beschreibung
Die Erfindung betri f ft ein Laserauftragschweißverfahren zum Herstellen einer Beschichtungsschicht auf einer Oberfläche eines Bauteils , eine Vorrichtung zum Aus führen des Laserauftragschweißverfahrens und ein Bauteil mit zumindest einer Oberfläche , welche mit einer Beschichtungsschicht beschichtet ist , wobei die Beschichtungsschicht mittels des Laserauftragschweißverfahrens hergestellt sind .
Das herkömmliche Laserauftragsschweißen ist aus dem Stand der Technik wohl bekannt . Dabei wird eine Oberfläche eines Bauteils mittels eines Laserstrahls auf geschmol zen und dem dabei ausgebildeten Schmel zbad ein pulverförmiger Zusatzwerkstof f zugeführt . Das Pulver wird sodann im Schmel zbad ebenfalls auf geschmol zen, sodass sich nach dem Erstarren des auf geschmol zenen Pulvermaterials und der Oberfläche eine stof f schlüssig verbundene , insbesondere schmel zmetallurgisch verbundene , Materialschicht bildet .
Dieser Vorgang kann j e nach Anwendungs fall an verschiedenen Stellen der Oberfläche oder auch über einen größeren zusammenhängenden Bereich der Werkstückoberfläche durchgeführt werden, wodurch 3D-Formen mittels Laserauftragsschweißen aufgebracht werden können . Weiterhin können auch mehrere Materialschichten aus unterschiedlichen Materialien übereinander auf der Oberfläche auf gebaut werden . Für den Fall , dass metallisches Material aufgetragen wird, wird das Auftragsverfahren auch als "Laser Metal Deposition" ( kurz LMD) bezeichnet . Typische Anwendungs felder für das Laserauftragsschweißen sind in dem Bereich der Reparatur- , Beschichtungs- und Verbindungstechniken zu finden .
Das sogenannte extreme Hochgeschwindigkeits- Laserauftragsschweißen ( kurz EHLA) ist aus der DE 10 2011 100 456 B4 vorbekannt . Gemäß diesem Verfahren wird eine deutliche Erhöhung der erzielbaren Bearbeitungsgeschwindigkeit im Vergleich zum herkömmlichen Laserauftragsschweißen dadurch erreicht , dass einer auf einer zu bearbeitenden Oberfläche vorliegenden Prozess zone zumindest ein Zusatzwerkstof f in zumindest teilweise geschmol zener Form zugeführt wird . Hierzu wird der Zusatzwerkstof f , der zunächst insbesondere pulverförmig vorliegt , mittels eines Laserstrahls in einem Abstand größer als Null insbesondere zu einem Schmel zbad geschmol zen und dem Schmel zbad dann in insbesondere vollständig flüssiger Form zugeführt . Das Auf schmel zen des Zusatzwerkstof fs , insbesondere des Pulvers , in dem genannten Abstand vom Schmel zbad sowie das Erhitzen des Schmel zbads können dabei durch den gleichen Laserstrahl erfolgen . Der auf das Schmel zbad einstrahlende Laserstrahl bewirkt also auch das Schmel zen des Zusatzwerkstof fs im genannten Abstand vom Schmel zbad . Dies geschieht dadurch, dass das Schmel zbad und ein Fokus des Laserstrahls parallel zueinander relativ zur Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/min verschoben werden . Weiterhin kann im Falle eines pulverförmigen Zusatzwerkstof fs die Pulverdichte insbesondere so eingestellt werden, dass eine Laserleistung des Laserstrahls im Schmel zbad weniger als 60% der Laserleistung vor Kontakt des Laserstrahls mit dem Pulver beträgt . So lässt sich mittels des EHLA-Verf ährens die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Laserauftragsschweißvorgangs signi fikant erhöhen .
Ein Aufbau der Beschichtungsschicht , der im Übrigen auch auf gegenüberliegenden Oberflächen des Bauteils erfolgen kann, im Bereich von 50 pm bis 500 pm, vorzugsweise um 100 pm bis 200pm, Schichtdicke kann insbesondere durch mehrfaches Überfahren einer Spurbreite von Spuren des Schmel zbads erzeugt werden . In der industriellen Forschung und Entwicklung werden zur Erhöhung der Produktivität ( auf geschweißte Fläche pro Zeiteinheit ) immer höhere Laserleistungen eingesetzt , so etwa Laserleistungen bis 24 kW in einem Fokuspunkt . Mit der Erhöhung der Laserleistung muss bzw . wird die Beschichtungs fleckgröße ( Laserfokusdurchmesser sowie Pulverfokusdurchmesser ) vergrößert . Es kann mehr Fläche pro Zeiteinheit auf der Bearbeitungstra j ektorie bearbeitet werden . Überraschender Weise zeigt die experimentelle Praxis , dass durch größer werdende Bestrahl fleckdurchmesser bzw . Laserleistung die Oberflächenwelligkeit , der mittels High Speed-LMD auf geschweißten Schichten steigt . Infolgedessen muss ein größeres Aufmaß der Schichtdicke vorgesehen werden, damit die Beschichtungsschicht nach dem anschließenden Schlei fen das gewünschte Oberflächenfinish (u . a . Rauigkeit ) aufweist . Die Beschichtungsschicht muss dabei bis auf die erzeugten Täler der welligen Beschichtungsschicht runter geschli f fen werden .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , die voranstehenden Nachteile bei einem Laserauftragschweißverfahren zu vermindern, insbesondere die produzierte Bauteilqualität durch Reduktion der Oberflächenwelligkeit der hergestellten Beschichtungsschicht zu verbessern .
Die Aufgabe wird durch ein Laserauftragschweißverfahren gemäß Anspruch 1 gelöst . Vorgeschlagen wird demnach ein Laserauftragschweißverfahren zum Herstellen einer Beschichtungsschicht auf einer Oberfläche eines Bauteils , indem auf der Oberfläche zumindest eine Beschichtungsspur mit einer vorgegebenen Spurbreite durch das Aufträgen eines , insbesondere pulverförmigen, Zusatzwerkstof fs entlang einer helix- oder spiral förmigen Bearbeitungstra j ektorie erzeugt wird, wobei der Zusatzwerkstof f und das Bauteil entlang der Bearbeitungstra j ektorie mittels eines Laserstrahls erhitzt werden, sodass beim Auftref fen des Zusatzwerkstof fs auf die Oberfläche die zumindest eine Beschichtungsspur entsteht , wobei sich entlang einer Spurbreite zumindest zwei , insbesondere zumindest drei , Windungen der zumindest einen Beschichtungsspur wenigstens teilweise überlappen bzw . wenigstens teilweise überlappend erzeugt werden . Insbesondere kann dabei ein Laserfokusdurchmesser des Laserstrahls größer als 1 mm, insbesondere 1 , 4 mm bis 12 mm, betragen . Durch das Laserauftragschweißen derart , dass zwei , drei oder mehr Windungen der zumindest einen Beschichtungsspur entlang einer Spurbreite , welche durch Erstarren die Beschichtungsschicht bzw . Teile davon bildet , insbesondere nebeneinander so erzeugt werden, dass sie einander teilweise überlappen, hat sich gezeigt , dass die Oberflächenwelligkeit der so erzeugten Beschichtungsschicht ef fektiv reduziert werden kann . Dabei werden die Windungen insbesondere nebeneinander und einander teilweise überlappend erzeugt . Vorteilhafterweise können so besonders hohe Laserleistungen umgesetzt werden, sodass die Produktivität des Laserauftragschweißverfahrens gesteigert werden kann, ohne die Qualität der hergestellten Bauteile zu mindern bzw . ein tiefes Nachschlei fen der Beschichtungsschicht zu erfordern . Insbesondere ist dabei vorteilhaft , wenn entlang der Spurbreite im Mittel über die gesamte zumindest eine Beschichtungsspur für die Herstellung der Beschichtungsschicht auf einem Bauteil zumindest vier oder mehr einander teilweise überlappende Windungen nebeneinander erzeugt werden . Insbesondere ist es zudem möglich, die gesamte Beschichtungsschicht mit nur einer einzigen Beschichtungsspur mit einer entsprechenden Anzahl von Windungen entlang der helix- oder spiral förmigen Bearbeitungstra j ektorie zu erzeugen . Insoweit wird die entlang der Bearbeitungstra j ektorie erzeugte Beschichtungsspur insbesondere fortlaufend erzeugt und nicht unterbrochen . Es ist aber auch möglich, die Bearbeitung zu unterbrechen und zwei oder mehr Beschichtungsspuren zu nutzen, wobei die Beschichtungsspuren j eweils aneinander ansetzen können . Die Angabe der einander wenigstens teilweise überlappenden Windungen entlang einer Spurbreite bezieht sich dabei darauf , wie viele Windungen der wenigstens einen Beschichtungsspur pro Spurbreite aufgetragen werden . Gezählt wird dabei insbesondere die in der Draufsicht auf die wenigstens eine Beschichtungsspur bzw . so erzeugte Beschichtungsschicht sichtbare Anzahl von Windungen j e Spurbreite der wenigstens einen Beschichtungsspur . Es ist also nicht notwendig, dass die einander teilweise überlappenden Windungen vollständig innerhalb einer Spurbreite verlaufen, denn dann würden die Windungen einander vollständig statt nur teilweise überlappen . Dass sich die Windungen dabei teilweise überlappen bezieht sich also auf die Breite der Überlappung der Windungen . Grundsätzlich muss die Anzahl von Windungen entlang einer Spurbreite dabei keine ganze Zahl sein, sondern kann auch Teile von ganzen Zahlen umfassen . Beispielsweise können 4 , 1 oder 4 , 6 Windungen entlang einer Spurbreite einander teilweise überlappen und nebeneinander angeordnet sein .
Während erfindungsgemäß vorgeschlagen wird, dass nebeneinander erzeugte Windungen einander wenigstens teilweise überlappen, kann, wie eingangs erwähnt , zudem vorgesehen sein, dass durch mehrfaches Überfahren einer Spurbreite Windungen der zumindest einen Beschichtungsspur übereinander erzeugt werden, um so eine Beschichtungsschicht von einer bestimmten Dicke , beispielsweise im Bereich von 50 pm bis 300 pm, vorzugsweise um 100 pm, herzustellen . Anders als bei dem Erzeugen der wenigstens teilweise einander überlappenden Windungen nebeneinander werden die Windungen der wenigstens einen Beschichtungsspur hier aber nicht nebeneinander erzeugt . Stattdessen werden die bereits erzeugten bzw . abgefahrenen Spurbreiten bzw . Windungen typischerweise erst nach Durchlaufen einer ganzen Bearbeitungstra j ektorie wieder überfahren .
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass oberhalb von Windungen in einem Anfangs- und/oder Endbereich der
Bearbeitungstra j ektorie über ihre Spurbreite weitere Windungen erzeugt werden . Mit anderen Worten kann ganz besonders in dem Anfangs- und/oder Endbereich der Bearbeitungstra j ektorie ein mehrfaches Überfahren einer Spurbreite erfolgen, wie vorstehend erläutert worden ist . Dies hat den Vorteil einer Erzeugung einer konstanten Beschichtungsschichtdicke , z . B . bei Bremsscheiben als Bauteil am Außen- und/oder Innenumfang der zu beschichtenden Reibfläche .
Es kann vorgesehen sein, dass entlang einer Spurbreite j eweils zumindest vier wenigstens teilweise einander überlappende Windungen nebeneinander erzeugt werden . Es hat sich überraschender Weise gezeigt , dass ab vier teilweise einander überlappenden Windungen nur noch eine besonders geringe Oberflächenwelligkeit der Beschichtungsschicht erzeugt wird, die insoweit keiner Nachbearbeitung unterzogen werden muss oder nur durch geringfügiges Nachschlei fen nachbearbeitet werden kann .
Auch kann vorgesehen sein, dass die einander teilweise überlappenden Windungen einander um zumindest 20% , insbesondere zumindest 40% , der Spurbreite überlappen . Insbesondere können die Überlappungsgrade , die hier beispielhaft durch ein prozentuales Verhältnis an der Spurbreite angegeben sind, bei den Windungen im Wesentlichen gleich sein . Es hat sich ergeben, dass durch diese Überlappungsgrade ebenfalls eine besonders geringe
Oberflächenwelligkeit der Beschichtungsschicht erzeugt wird .
Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass die Anzahl einander entlang der Spurbreite wenigstens teilweise überlappender Windungen während der Herstellung der Bearbeitungsschicht variiert wird . Insbesondere kann eine Variation der Anzahl der Windungen um bis zu 50% der im Mittel einander teilweise entlang einer Spurbreite überlappenden Windungen und/oder eine Variation des Überlappungsgrads um bis zu 50% des mittleren Überlappungsgrades über alle Windungen erfolgen . Dies hat den Vorteil , dass im Laserauftragschweißvorgang eine Anpassung der Beschichtungsschichtdicke vorgenommen werden kann . Zudem kann in einem Regelungsbetrieb des Laserauftragschweißvorgangs die Beschichtungsschichtdicke um einen Sollwert geführt werden und bei sog . geschirmten Scheiben können über keil förmig verlaufende Beschichtungsschichtdicken einander gegenüberliegende planparallele Oberflächen des Bauteils erzeugt werden .
Ferner kann vorgesehen sein, dass durch eine Messeinrichtung ein Höhenprofil von der mit der zumindest einen Beschichtungsspur beschichteten Oberfläche erzeugt wird . Die Messeinrichtung kann beispielsweise für einen Lichtschnitt eingerichtet sein . Die Messeinrichtung kann auch beispielsweise eine optische Kohärenztomographie- oder Thermographie-Messvorrichtung sein . Vorteil einer derartigen Messeinrichtung ist , dass über das erzeugte Höhenprofil eine Überwachung einer ungewollten Welligkeit der Beschichtungsschicht erfolgen kann . Im Übrigen kann das Höhenprofil oder ein daraus abgeleiteter Parameter, der indikativ für die Welligkeit der Beschichtungsschicht ist , mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen werden . Bei Überschreitung des vorgegebenen Grenzwerts kann ein automatischer Stopp des Herstellungsprozesses erfolgen oder ein regelnder Eingri f f in den Laserauftragschweißvorgang zur Reduktion der Welligkeit vorgenommen werden .
Es kann vorgesehen sein, dass ein Einstrahlpunkt der Laserstrahlen auf die Oberfläche entlang der Oberfläche mit einer Relativgeschwindigkeit von mindestens 20 m/min bewegt wird . Die Relativgeschwindigkeit ist dabei diej enige Geschwindigkeit , mit der sich die zu beschichtende Oberfläche relativ zum Einstrahlpunkt des Laserstrahls auf der Oberfläche bewegt . Der Laserstrahl strahlt dabei auf die Oberfläche so ein, dass eine Prozess zone auf der Oberfläche , insbesondere zumindest teilweise ein Schmel zbad, auf der Oberfläche entsteht . Man könnte folglich auch sagen, dass der Einstrahlpunkt und damit die Prozess zone entlang der Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/min verlagert werden . Der Vorteil dieser hohen Relativgeschwindigkeit liegt vor allem in der hohen erzielbaren Produktivität . Ein derartiges Laserauftragschweißen kann auch als Hochgeschwindigkeits- Laserauftragschweißen bezeichnet werden .
Ferner kann vorgesehen sein, dass das Bauteil rotationssymmetrisch, insbesondere als eine Scheibe , ausgebildet ist und insbesondere während der Herstellung der Beschichtungsschicht um eine Rotationsachse rotiert wird, insbesondere sodass die Bearbeitungstra j ektorie der Spiraloder Helixform folgt . Bei dem Bauteil kann es sich beispielsweise um eine Bremsscheibe , Gleitschreibe , Reibscheibe oder ähnlich handeln, wie sie in verschiedenen Anwendungen zum Einsatz kommen kann, beispielsweise in
Kraftfahrzeugen . Die zu beschichtende Oberfläche oder einander gegenüberliegende zu beschichten Oberflächen können dabei j eweils kreisringförmige Oberflächen sein . Entsprechend erlaubt es die Rotation der Scheibe um ihre Rotationsachse , dass die Scheibe umlaufend beschichtet wird . Die Scheibe kann hierzu an einer Welle eines entsprechenden Antriebs , beispielsweise eines Elektromotors , befestigt sein, welcher die Scheibe in Rotation versetzt . Hierneben kann selbstverständlich der Einstrahlpunkt des Laserstrahls verschoben werden, insbesondere in einer Linearbewegung . Insbesondere kann dieser in einer Ebene über der Scheibe verschoben werden . Dies kann beispielsweise durch einen Linearantrieb an den Bearbeitungsköpfen erfolgen, welcher den Laserstrahl emittiert . Auch die Ausrichtung der Zuführung des zumindest einen Zusatzwerkstof fs kann j eweils zusammen mit den Einstrahlpunkt des Laserstrahls verschoben werden .
Ferner kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Zusatzwerkstof f vor dem Schmel zen mittels des Laserstrahls als Pulver vorliegt . Der Zusatzwerkstof f kann dabei metallisch sein . Neben einem metallischen Zusatzwerkstof f können auch andere Materialien vorliegen, welche in die Beschichtungsschicht eingearbeitet werden sollen . Zudem können auch unterschiedliche Metalle verarbeitet werden . Alternativ ist denkbar, dass der Zusatzwerkstof f als Draht , als Band, oder als Blechstrei fen vorliegt . Jedoch hat sich das Zuführen von pulverförmigem Zusatzwerkstof f zum Laserstrahl zum Auf schmel zen, sodass dieser in im Wesentlichen vollständig geschmol zener Form der Prozess zone zugeführt wird, als besonders vorteilhaft herausgestellt . Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Zusatzwerkstof f durch wenigstens drei Inj ektoren pro Oberfläche des Bauteils dem j eweiligen Laserstrahl bereitgestellt wird . Bevorzugt sind insbesondere 3 bis 21 Inj ektoren, ganz besonders 7 bis 14 Inj ektoren pro Oberfläche bzw . Seite des Bauteils . Dadurch kann ein sehr symmetrischer Fokus vom Zusatzwerkstof f , insbesondere Pulverfokus , auf der Oberfläche erzeugt werden, wodurch die Qualität der erzeugten Beschichtungsschicht verbessert werden kann .
Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass ein mittlerer Pulverwirkungsgrad mit pulverförmigem Zusatzwerkstof f aller Inj ektoren zusammen mindestens 85% ergibt . Der Pulverwirkungsgrad gibt dabei an, wie viel von dem zugeführten Pulver geschmol zen wird . Ein Verlust von Pulver kann so reduziert werden . Dies wird unter anderem ermöglicht durch die Verwendung von Inj ektoren, die im Winkelbereich um 90 ° zur Richtung der Gravitation verwendet werden können .
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Inj ektoren mit zwei oder mehr Zuführleitungen von einem entsprechenden Pulverf örderer mit Pulver versorgt werden, die über ein Verteilerbauteil in zwei oder mehr Clustern von den Inj ektoren geleitet werden können . Der nötige Pulvermassenstrom kann so auf parallele Pulverzufuhrstränge aufgeteilt werden . Damit wird ein besonders gleichmäßiger Pulvermassenstrom erzielt und dadurch werden besonders gleichmäßige Beschichtungsschichten erzeugt .
Die Inj ektoren können vorteilhafterweise als Rohre ausgebildet sein . Insbesondere können sie als Hartmetallrohre ausgebildet sein, um eine hohe Beständigkeit gegenüber einerseits dem Zusatzwerkstof f und andererseits den hohen Temperaturen, die von der Bearbeitung ausgehen, auf zuweisen . Der Vorteil von Rohren besteht zudem in einer besonders guten Strömung von einem möglichen Fördergas durch diese , um den Zusatzwerkstof f aus einem entsprechenden Förderer bzw . Reservoir dem Laserstrahl im Abstand von den Oberflächen zuzuführen .
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Austrittswinkel der Inj ektoren gegenüber einer Senkrechten der j eweiligen Oberfläche des Bauteils geringer als 60 ° , insbesondere geringer als 50 ° , ganz besonders geringer als 40 ° ist . Es hat sich gezeigt , dass eine oberflächliche Welligkeit der dadurch auf geschweißten Beschichtungsschicht so besonders gering aus fällt .
Ferner kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Zusatzwerkstof f dem Laserstrahl mittels eines Fördergases zugeführt wird, wobei das Fördergas insbesondere eine relative Atommasse von zumindest 4 , insbesondere zumindest 14 , und/oder einen spezi fischen Volumenstrom von zumindest 3 , 2 Nl/min pro mm2 Querschnitts fläche aufweist . Es hat sich gezeigt , dass das Fördergas mit den vorstehenden Parametern einen hinreichend starken Impuls und damit eine so hohe Zusatzwerkstof fgeschwindigkeit , insbesondere Pulvergeschwindigkeit , bereitstellt , dass der Zusatzwerkstof f ohne wesentliche Beeinflussung von externen Faktoren, beispielsweise der auf den Zusatzwerkstof f wirkenden Gravitation, und damit in optimaler Weise zum Laserstrahl geführt werden kann .
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Herstellung der Beschichtungsschicht des Bauteils in Richtung von relativ innen der Oberfläche nach relativ außen der Oberfläche erfolgt . Bei einer Scheibe als Bauteil erfolgt die Beschichtung bzw . das Verfahren des Laserstrahlpunkts damit von radial innen bzw . dem Innendurchmesser nach radial außen bzw . zum Außendurchmesser . Dadurch kann eine thermische Ausdehnung genutzt werden, um Zugspannungen in dem Bauteil , insbesondere der Scheibe , zu erzeugen . Bei Erkaltung bilden sich Druckspannungen in der auf geschweißten Beschichtungsschicht . Diese sind vorteilhaft , da Druckspannungen Riss fortschritt in der auf geschweißten Be schichtungs schicht entgegenwirken .
Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass eine Laserstrahlachse des Laserstrahls in einem Einstrahlwinkel im Bereich von größer 0 ° bis 35 ° , insbesondere im Bereich von 5 ° bis 30 ° , gegenüber der Oberfläche geneigt ist . Hierzu kann eine Hauptachse von einem Bearbeitungskopf , aus dem der Laserstrahl emittiert wird, entsprechend gegenüber der Oberfläche geneigt sein . Vom Bauteil unter dem Einstrahlwinkel zurückreflektiertes Laserlicht tri f ft so nicht auf den Bearbeitungskopf , sondern wird an diesem vorbei gelenkt .
Möglich ist ferner, dass die Intensitätsverteilung des Laserstrahls zumindest näherungsweise in Form eines sog . Flat- Tops erzeugt werden . Im Vergleich zu einer Gauß förmigen Laserleistungsverteilung hat sich gezeigt , dass so geringere Rauheiten an der Beschichtungsschicht erzeugt werden . Ganz besonders kann die Intensitätsverteilung näherungsweise in Form eines Flat-Tops mit einem Bereich abgesenkter Intensität im Zentrum ( I_max (maximale Intensität ) > l_ Kern ( Intensität im Kern) > 0 ) sein . Das eröf fnet besonders große Prozess fenster für den Laserauftragschweißvorgang . Die eingangs erwähnte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Bauteil nach Anspruch 14 . Das Bauteil weist eine Oberfläche auf , welche mit einer Beschichtungsschicht beschichtet ist , wobei die Beschichtungsschicht mittels eines erfindungsgemäßen Laserauftragschweißverfahrens hergestellt ist .
Dabei können im Querschnitt des Bauteils unter mikroskopischer Betrachtung die entlang der Spurbreite einander teilweise überlappenden Spuren gesehen werden, sodass das mittels des Laserauftragschweißverfahrens hergestellte Bauteil eindeutig von Bauteilen unterschieden werden kann, deren Beschichtungsschicht mittels eines anderen Verfahrens hergestellt worden sind .
Dabei gelten Merkmale , die hierin in Bezug auf das Laserauftragschweißverfahren beschrieben sind, gleichsam in Bezug auf das Bauteil und umgekehrt .
Die eingangs erwähnte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 15 . Die Vorrichtung ist zum Aus führen eines erfindungsgemäßen Laserauftragschweißverfahrens eingerichtet , wobei die Vorrichtung zumindest einen Laser zum Erzeugen des Laserstrahls aufweist , und wobei die Vorrichtung zumindest einen Zusatzwerkstof f förderer zum Fördern des zumindest einen Zusatzwerkstof fs in einem Abstand von der Oberfläche des Bauteils zu dem Laserstrahl aufweist .
Dabei gelten Merkmale , die hierin in Bezug auf das Laserauftragschweißverfahren und das Bauteil beschrieben sind, gleichsam in Bezug auf die Vorrichtung und j eweils umgekehrt . Insbesondere kann die Vorrichtung eine Regelungs- und/oder Steuereinrichtung aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, den Laserauftragschweißvorgang derart zu regeln und/oder zu steuern, dass sich entlang einer Spurbreite jeweils zumindest zwei oder zumindest drei Windungen der zumindest einen Beschichtungsspur überlappen. Dazu kann ein Regelungsund/ oder Steuerprogramm mit entsprechenden Anweisungen in der Regelungs- und/oder Steuereinrichtung vorgesehen sein.
Der zumindest eine Laser kann vorzugsweise eine Laserleistung von mehr als 4 kW, insbesondere mehr als 12 kW und bis zu 24 kW aufweisen. Es kann sich z.B. um einen Laser mit ca. Ipm (Faserlaser, Scheibenlaser) , ca. 0,8pm (Diodenlaser) oder 0,5pm (grün konvertiert) Wellenlänge handeln. Es kann ein Laserlichtkabel mit 2inl-Faser verwendet werden, wobei ein Kerndurchmesser von 600pm bis 1000pm oder Durchmesserverhältnisse 200pm/700pm und 300pm/1000pm umgesetzt werden können. Es kann auch eine Stelleinrichtung (Keilweiche) zur Einstellung des Kern-Mantel-Verhältnisses der 2inl-Faser verwendet werden. Ein Bearbeitungskopf des Lasers kann zur Abbildung des Faserendes der 2inl-Faser in den Bereich eines Pulverfokus oder auf die Oberflächen einen Fokus mit ca. 1,4mm bis ca. 8mm aufweisen.
Der zumindest eine Zusatzwerkstoffförderer kann als Pulverf örderer ausgebildet sein und eine Pulverdüse zur Ausbildung eines Pulverfokus aufweisen. Die Pulverdüse kann wie vorstehend beschrieben worden ist mittels Injektoren ausgeführt sein, insbesondere mit mehreren Injektoren als eine Multi- Jet-Düse . Als Fördergas kann beispielsweise inertes Gas Argon oder Helium oder ein Gasgemisch daraus genutzt werden .
Auch ein Prozessschutzgas kann dem Vorgang zugeführt werden .
Ferner können selbstverständlich weitere Einrichtungen in der Vorrichtungen vorgesehen sein, so beispielsweise die zuvor erwähnte Messeinrichtung, eine Bauteilaufnahme usw .
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer Aus führungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert werden .
Es zeigen :
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Aufbaus einer
Vorrichtung zum Laserauftragschweißverfahren;
Figur 2 eine Draufsicht auf ein Bauteil gemäß einem
Aus führungsbeispiel der Erfindung;
Figur 3 eine Draufsicht auf ein Bauteil beim
Beschichten durch ein Laserauftragschweißverfahren gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung;
Figuren 4a, 4b schematische Ansichten des
Laserauftragschweißverfahrens gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung;
Figur 5 , 6 Querschnittsansichten eines Teils des Bauteils beim Beschichten durch unterschiedliche
Laserauftragschweißverfahren;
Figur 7 , 8 Draufsichten auf eines Teil des Bauteils beim
Beschichten durch die unterschiedlichen
Laserauftragschweißverfahren der Fig . 5 und 6 ; und Figuren 9- 13 Querschli f fe durch Bauteile , die gemäß unterschiedlicher Laserauftragschweißverfahren beschichtet worden sind .
In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale j eweils dieselben Bezugs zeichen verwendet .
Figur 1 zeigt insgesamt eine Vorrichtung 10 zum Laserauftragsschweißen . Die Vorrichtung 10 umfasst einen Laser 12 zur Erzeugung eines Laserstrahls 1 . Der erzeugte Laserstahl 1 wird über ein Lichtwellenleiterkabel 14 einem Lichtaustritt 16 zugeführt . Der so erzeugte Laserstrahl 1 wird sodann in einer Kollimationslinse 18 parallel gerichtet . Daraufhin durchläuft der Laserstrahl 1 einen verfahrbaren Bearbeitungskopf 20 ( im Übrigen können auch der Lichtaustritt 16 und die Kollimationslinse 18 alternativ im Bearbeitungskopf 20 selbst angeordnet sein) . Innerhalb des Bearbeitungskopfes 20 ist eine nicht gezeigte Fokussierlinse zur Bündelung des Laserstrahls 1 angeordnet . Nach dem Passieren der Fokussierlinse durchläuft der Laserstrahl 1 einen zylindrischen Abschnitt 22 und einen trichterförmigen Abschnitt 24 des Bearbeitungskopfes 26 , die hierin auch als eine Pulverdüse für einen pulverförmigen Zusatzwerkstof f 2 dienen .
Die gesamte Baugruppe aus Lichtaustritt 16 , Kollimationslinse 18 , und Bearbeitungskopf 22 ist mittels einer Vorschubeinheit 30 linear über einem zu beschichtenden Bauteil 70 verfahrbar angeordnet . Um genau zu sein kann die Vorschubeinheit 30 in der von einer X-Koordinate und Y- Koordinate auf gespannten Ebene über dem Bauteil 70 ( siehe Fig . 2 ) verfahren werden . Beispielhaft umfasst die Vorschubeinheit 30 vorliegend einen Linearantrieb 34 und einen elektrischen Motor 32 , der den Linearantrieb 34 antreibt . Im Übrigen umfasst die Vorrichtung 10 eine Rotationseinheit 90 , die vorliegend einen weiteren elektrischen Motor 92 mit einer damit gekoppelten Welle 94 zum Rotieren des daran angebrachten Bauteils 70 aufweist . Das Bauteil 70 ist hier beispielhaft rotationssymmetrisch ausgebildet , insbesondere als eine Bremsscheibe , und wird um ihre Rotationsachse 72 , die mit der Welle 94 zusammenfällt , bei der später näher erläuterten Beschichtung des Bauteils 70 mit einer Beschichtungsschicht 80 in der gezeigten Rotationsrichtung R rotiert .
Die Vorrichtung 10 umfasst ferner einen Zusatzwerkstof f förderer 40 zur Förderung von pulverförmigem Zusatzwerkstof f 2 . Im Zusatzwerkstof f förderer 40 wird das Pulver mit einem Gas , insbesondere einem Inertgas wie Stickstof f oder Argon, versetzt , um einen Pulvergasstrom 4 zur Förderung des Pulvers zu erzeugen . In einem Verteilerbauteil 42 wird der Pulvergasstrom 4 in mehrere , im vorliegenden Fall beispielhaft drei , Zuführleitungen 44 , insbesondere Zuführschläuche , verteilt und sodann in den zylindrischen Abschnitt 22 des Bearbeitungskopfes 20 eingeströmt . Der Abschnitt 24 des Bearbeitungskopfes 20 weist dabei eine Doppelwandung auf , wobei der Pulvergasstrom durch den dadurch erzielten Ringspalt hindurchgeführt ist , sodass der Pulvergasstrom
4 zwischen den beiden Wandungen hindurchströmt . Der Laserstrahl 1 und der Pulvergasstrom 4 verlaufen folglich koaxial zueinander durch die Abschnitte 22 und 24 . Im trichterförmigen Abschnitt 24 verj üngt sich dabei der Ringspalt zwischen den beiden Wandungen, so dass der Pulvergasstrom 4 durch einen dadurch gebildeten düsenartigen
Auslass des trichterförmigen Abschnitts 24 verlässt .
Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine sensorische Messeinrichtung 50 . Die Messeinrichtung 50 kann beispielweise zur Aus führung des Lichtschnittverf ährens eingerichtet sein, um so ein Höhenprofil von der Oberfläche 74 zu erzeugen . Dabei kann beispielsweise ein Lichtschnitt-Scan mit 4 kHz durchgeführt werden . Insbesondere kann dabei ein Höhenprofil entlang einer schematisch gezeigten proj i zierten Lichtlinie 52 erzeugt werden .
Schließlich umfasst die Vorrichtung 10 eine Regelungseinrichtung 60 . Diese dient zum einen zur Steuerung des Lasers 12 und des Zusatzwerkstof f förderers 40 . Ferner dient diese zur Ansteuerung einer ebenfalls zur Vorrichtung 10 gehörenden Steuereinheit 62 , die zur Ansteuerung des Elektromotors 32 sowie des weiteren Elektromotors 92 ausgebildet ist . Ferner ist die Regelungseinrichtung 60 zur Auswertung der von der Messeinrichtung 50 erfassten Messsignale eingerichtet . Die Regelungseinrichtung 60 kann beispielsweise das Höhenprofil der Beschichtungsschicht 80 vermessen und mit einem Grenzwert für eine vorab definierte maximale Welligkeit der Beschichtungsschicht 80 vergleichen . Wenn der Grenzwert überschritten wird, kann die Regelungseinrichtung 60 entsprechend durch regelungstechnische Maßnahmen eingrei fen .
Figur 2 zeigt das Bauteil 70 in Form einer Bremsscheibe für ein Kraftfahrzeug, wobei die Oberfläche 74 die Beschichtungsschicht 80 aufweist , die durch das nachstehende beschriebene Verfahren hergestellt worden ist . Auch auf der gegenüberliegenden Oberfläche 74 oder Seite des Bauteils 70 kann eine derartige Beschichtungsschicht 80 erzeugt werden .
Insgesamt ist die Vorrichtung 10 zur Aus führung des im Folgenden dargelegten Verfahrens ausgebildet :
Die vorliegend kreisringförmige Oberfläche 74 des Bauteils 70 wird mittels der Vorrichtung 10 durch extremes
Ho chgeschwindigkeits- Lase rau ft rags schweißen (EHLA) beschichtet . Hierzu wird das Bauteil 70 zunächst in Rotation versetzt , indem die Welle 94 vom weiteren Elektromotor 92 angetrieben wird .
Ferner wird der Laserstrahl 1 erzeugt und auf die Oberfläche 74 proj i ziert , wobei der Laserstrahl 1 in einem Einstrahlpunkt auf die Oberfläche 74 einstrahlt . Dadurch wird auf der Oberfläche 74 eine Prozess zone 6 erzeugt . Weiterhin wird ein Pulvergasstrom 4 erzeugt . Nach dem Verlassen des zylindrischen Abschnitts 24 tri f ft der pulverförmige Zusatzwerkstof f 2 des Pulvergasstroms 4 während seiner Flugphase dabei auf den Lichtpfad des Laserstrahls 1 . Infolgedessen wird der Zusatzwerkstof f 2 in Form der Pulverpartikel zumindest teilweise oder vollständig auf geschmol zen und zwar bevor diese die Prozess zone 6 auf dem Bauteil 70 erreichen . Somit wird der Zusatzwerkstof f 2 der Prozess zone 6 vorzugsweise in vollständig geschmol zener Form zugeführt . Der durch Erhitzen mittels des Laserstrahls 1 auf geschmol zene Zusatzwerkstof f 2 wird folglich auf die Oberfläche 74 des Bauteils 70 aufgetragen . Dabei wird das Bauteil 70 derart schnell um die Rotationsachse 72 gedreht , dass der Einstrahlpunkt des Laserstrahls 1 entlang einer vorgegebenen Bearbeitungstra j ektorie 88 ( siehe Fig . 3 ) auf der Oberfläche 74 mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/min entlang der Oberfläche 74 verlagert wird, sodass auch von dem zuvor erwähnten Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen gesprochen werden kann . Dadurch wird die mittels des Laserstrahls 1 erzeugte Prozess zone 6 um wenigstens 20 m/min entlang der Oberfläche 74 verlagert . Entlang der Bearbeitungstra j ektorie 88 wird so mittels des auf geschmol zenen Zusatzwerkstof fs 2 zumindest eine Beschichtungsspur 86 erzeugt , wie nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig . 3 näher erläutert wird .
Durch den Laserauftragschweißvorgang wird dabei nach und nach eine Beschichtungsschicht 80 erzeugt . Wie Fig . 3 rein exemplarisch zeigt , wird der Laserstrahl 1 hierzu mittels des Linearantriebs 34 Stück für Stück von radial außen nach radial innen relativ zur Rotationsachse 72 bewegt , sodass der Einstrahlpunkt des Laserstrahls 1 in einer spiral förmigen Bearbeitungstra j ektorie 88 entlang der Oberfläche 74 bewegt wird . Entlang der Bearbeitungstra j ektorie 88 entsteht so wenigstens eine Beschichtungsspur 86 mit mehreren Windungen 8 einer, die umeinander bzw . einen Mittelpunkt des Bauteils 70 herum verlaufen . Die Beschichtungsspur 86 bzw . die Windungen 8 wird bzw . werden dabei bevorzugt kontinuierlich erzeugt , also ohne Bearbeitungsstopp und ferner insbesondere entgegen der Fig . 3 im Wesentlichen ohne Lücke dazwischen, welche in der Fig . 3 lediglich dem besseren Verständnis dient . Gleichermaßen wird folglich die Prozess zone 6 in einer Spirale von radial außen nach radial innen ( oder umgekehrt ) zur Erzeugung der Beschichtungsschicht 80 geführt . Wie in Fig . 1 ersichtlich ist , umfasst die Oberfläche 74 dabei einen beschichteten radial äußeren Abschnitt 82 und einen unbeschichteten radial inneren Abschnitt 84 . Figur 4a zeigt das Laserauftragschweißverfahren für das
Bauteil 70 ähnlich der Fig. 1 in einer schematischen Querschnittsansicht. Anders als in der Fig. 1 wird dabei kein Bearbeitungskopf 20, wie er in Bezug auf Fig. 1 beschrieben worden ist, benutzt. Stattdessen werden hier mehrere Injektoren 46, von denen hier beispielhaft nur zwei gezeigt sind, eingesetzt, mittels denen der Zusatzwerkstoff 2, insbesondere als Pulvergasstrom 4, direkt dem Laserstrahl 1 zugeführt wird. Die Injektoren 46 sind hier beispielhaft als Rohre, insbesondere Hartmetallrohre, gezeigt. Sie können jeweils mittels einer, zwei oder mehr Zuführleitungen 44 mit dem Verteilerbauteil 42 verbunden sein. Möglich ist auch, dass jeder Injektor 46 ein eigenes Verteilerbauteil 42 aufweist, wobei die Verteilerbauteile 42 wiederum mit dem Zusatzwerkstoffförderer 40 verbunden sein können. Wie in Fig. 4a ferner zu sehen ist, wird der Laserstrahl 1 mit seiner Laserstrahlachse LA vorliegend beispielhaft in der X-Richtung als Vorschubrichtung verfahren, wodurch auch sein Einstrahlpunkt in dieser Richtung verschoben wird. Dies erfolgt bei der Rotation R des Bauteils 70 um die Rotationsachse 72.
In Fig. 4a ist zudem ein Austrittswinkel a der Injektoren 46 gegenüber einer Senkrechten der jeweiligen Oberfläche 74, die hier beispielhaft mit der Längsachse LA der Laserstrahlen 1 zusammenfällt, geringer als 60°. Es hat sich gezeigt, dass eine oberflächliche Welligkeit der dadurch auf geschweißten Beschichtungsschichten 80 so besonders gering ausfällt.
Figur 4b zeigt eine Abwandlung der Strahlführung des Laserstrahls 1, bei welcher die Laserstrahlachse LA des Laserstrahls 1 in einem vorteilhaften Einstrahlwinkel ß gegenüber der Oberfläche 70 steht , sodass der Laserstrahl 1 mit seinem Einstrahlpunkt unter dem Einstrahlwinkel ß auf die Oberfläche 70 einfällt . Der Einstrahlwinkel ß beträgt hier beispielhaft 35 ° . Die Erzielung des Einstrahlwinkels ß lässt sich insbesondere durch entsprechende Anordnung des Bearbeitungskopfs 20 relativ gegenüber der Oberfläche 70 erzielen, wobei der Pulvergasstrom 4 in dem Bearbeitungskopf 20 geführt werden kann, wie in Fig . 1 gezeigt ist , oder außerhalb des Bearbeitungskopfs 20 geführt werden kann, sodass nur der Laserstrahl 1 im Bearbeitungskopf 20 geführt wird bzw . aus diesem austritt . Vorteilhafterweise kann ein unter dem Einstrahlwinkel ß auf die Oberfläche 74 auf tref fender Laserstrahl 1 nicht als Laserlicht auf den Bearbeitungskopf 20 zurückreflektiert werden, sondern wird an diesem vorbei gelenkt . Auch die Welligkeit der Beschichtungsschicht 80 wird weiter reduziert .
Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Teil des Bauteils 70 während der Aus führung eines konventionellen Laserauftragschweißverfahrens . Dabei wird eine Beschichtungsspur 86 mit der Spurbreite B auf der Oberfläche 74 aufgetragen . In dem aus dem Stand der Technik bekannten Laserauftragschweißverfahren wird eine nächste Windung 8 der Beschichtungsspur 86 in Fig . 5 (nicht gezeigt ) in Bezug auf Fig . 5 nach rechts hin bzw . nach radial innen vom Bauteil 70 neben der gezeigten Windung 8 aufgebracht . Dies führt zu einer hohen Welligkeit der so erzeugten Beschichtungsschicht 80 , insbesondere bei hohen Laserleistungen des Laserstrahls 1 . Diese Welligkeit kann zwar durch ein späteres Schlei fen der
Beschichtungsschicht 80 reduziert werden, allerdings wird damit auch die nutzbare Beschichtungsschicht 80 verringert . Figur 6 zeigt eine Querschnittsansicht durch einen Teil des Bauteils 70 während der Aus führung eines Laserauftragschweißverfahrens gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung . Entlang der Spurbreite B einer Beschichtungspur 86 werden dabei gleich mehrere Windungen 8 nebeneinander und in teilweiser Überlappung zueinander aufgetragen . Vorliegend liegen in einer Spurbreite B beispielhaft ca . vier Windungen 8 übereinander . Die Anzahl der einander teilweise überlappenden Windungen 8 j e Spurbreite B wird dabei in der Draufsicht auf die einzelnen Windungen 8 j e Spurbreite B bestimmt . Maßgeblich ist also nur der an der Oberfläche sichtbare Teil der Windungen 8 .
Durch eine derartige Überlappung wird die Oberflächenwelligkeit der Beschichtungsschicht 80 signi fikant reduziert , wie später in Bezug auf die Fig . 9 bis 13 näher erläutert wird . Vorteilhafterweise kann ein Nachschlei fen mit einem entsprechend Abtrag der nutzbaren Beschichtungsschicht 80 so vermieden werden .
Figur 7 zeigt den Stand der Technik noch einmal in einer Draufsicht auf einen Teil des Bauteils 70 . Die Windungen 8 der Beschichtungsspur 86 werden hier mit ihrer durch den Fokusdurchmesser der Fokussierlinse des Laserstrahls 1 definierten Spurbreite B nebeneinander aufgetragen, wobei hier nur eine Windung 8 gezeigt ist .
Figur 8 zeigt hingegen das Überlappen mehreren Windungen 8 einer Beschichtungsspur 86 im Bereich einer Spurbreite B, wie es bei einem Laserauftragschweißverfahren gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung vorgesehen ist . Die Figuren 9 bis 13 zeigen Querschliffe durch Bauteile 70 mit Beschichtungsschichten 80. Die Querschliffe unterscheiden sich in der Anzahl an (zumindest teilweise) über eine Spurbreite B teilweise überlappenden Windungen 8 einer Beschichtungsspur 86.
Fig. 9 zeigt das Ergebnis einer Beschichtungsschicht 80 mit einer teilweisen Überlappung von 3,3 nebeneinander liegenden Windungen 8 entlang einer Spurbreite B und Fig. 10 zeigt das Ergebnis einer Beschichtungsschicht 80 mit einer jeweils teilweisen Überlappung von 3,7 nebeneinander liegenden Windungen 8 entlang einer Spurbreite B. Wie zu sehen ist, ist bei dieser Parameterwahl noch eine gegenüber den Fig. 11 bis 13 vergleichsweise hohe Welligkeit der Beschichtungsschicht 80 gegeben .
Fig. 11 zeigt das Ergebnis einer Beschichtungsschicht 80 mit einer teilweisen Überlappung von 4,1 Windungen 8 nebeneinander entlang einer Spurbreite B. Fig. 12 zeigt das Ergebnis einer Beschichtungsschicht 80 mit einer teilweisen Überlappung von 4,7 Windungen 8 nebeneinander entlang einer Spurbreite B. Und, Fig. 13 zeigt das Ergebnis einer Beschichtungsschicht 80 mit einer teilweisen Überlappung von 5,5 Windungen 8 nebeneinander entlang einer Spurbreite B. Wie zu sehen ist, ist bei dieser Parameterwahl nur noch eine vergleichsweise geringe Welligkeit der Beschichtungsschicht 80 gegeben.
Es hat sich entsprechend gezeigt, dass bei einer teilweisen Überlappung ab ca. vier Windungen 8 nebeneinander entlang einer Spurbreite B eine typischerweise derart geringe Welligkeit der Beschichtungsschicht 80 ergibt, dass ein Nachschleifen nicht mehr erforderlich ist oder nur noch einen sehr geringen Abtrag der nutzbaren Beschichtungsschicht 80 erfordert , um ein optimales Oberflächenfinish zu erzielen .

Claims

Patentansprüche Laserauftragschweißverfahren zum Herstellen einer Beschichtungsschicht (80) auf einer Oberfläche (74) eines Bauteils (70) , indem auf der Oberfläche (74) zumindest eine Beschichtungsspur (86) mit einer vorgegebenen Spurbreite (B) durch das Aufträgen eines, insbesondere pulverförmigen, Zusatzwerkstoffs (2) entlang einer helix- oder spiralförmigen Bearbeitungstra j ektorie (88) erzeugt wird, wobei der Zusatzwerkstoff (2) und das Bauteil (70) entlang der Bearbeitungstra j ektorie (88) mittels eines Laserstrahls (1) erhitzt werden, sodass beim Auftreffen des Zusatzwerkstoffs (2) auf die Oberfläche (74) die zumindest eine Beschichtungsspur (86) entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass sich entlang einer Spurbreite (B) zumindest zwei, insbesondere zumindest drei, Windungen (8) der zumindest einen Beschichtungsspur (86) wenigstens teilweise überlappen. Laserauftragschweißverfahren nach Anspruch 1, wobei sich entlang einer Spurbreite (B) jeweils zumindest vier Windungen (8) der Beschichtungsspur (86) wenigstens teilweise überlappen. Laserauftragschweißverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die einander wenigstens teilweise überlappenden Windungen (8) einander um zumindest 20%, insbesondere zumindest 40%, der Spurbreite (B) überlappen. Laserauftragschweißverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Anzahl einander entlang der Spurbreite (B) wenigstens teilweise überlappender Windungen (8) während der Herstellung der Bearbeitungsschicht (80) variiert wird. Laserauftragschweißverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei oberhalb von Windungen (8) in einem Anfangs- und/oder Endbereich der Bearbeitungstra j ektorie
(88) über ihre Spurbreite (B) weitere Windungen (8) der zumindest einen Beschichtungsspur (86) erzeugt werden. Laserauftragschweißverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei durch eine Messeinrichtung (50) ein Höhenprofil von der mit der zumindest einen Beschichtungsspur (86) beschichteten Oberfläche (74) erzeugt wird. Laserauftragschweißverfahren nach Anspruch 6, wobei auf Basis des Höhenprofils eine Gesamtdicke und/oder eine Welligkeit der zumindest einen Beschichtungsspur (86) auf der Oberfläche (74) bestimmt und mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird. Laserauftragschweißverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein Einstrahlpunkt des Laserstrahls (1) auf die Oberfläche (74) entlang der Oberfläche (74) mit einer Relativgeschwindigkeit von mindestens 20 m/min entlang der Bearbeitungstra j ektorie (88) bewegt wird. Laserauftragschweißverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Bauteil (70) rotationssymmetrisch, insbesondere als eine Scheibe, ausgebildet ist und während der Herstellung der Beschichtungsschicht (80) um eine Rotationsachse (72) rotiert wird. Laserauftragschweißverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Zusatzwerkstoff (2) vor dem Schmelzen mittels der Laserstrahlen (1) als Pulver vorliegt . Laserauftragschweißverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Zusatzwerkstoff (2) dem Laserstrahl (1) mittels eines Fördergases zugeführt wird, wobei das Fördergas insbesondere eine relative Atommasse von zumindest 4 und/oder einen spezifischen Volumenstrom von zumindest 3,2 Nl/min pro mm2 Querschnittsfläche aufweist. Laserauftragschweißverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Herstellung der Beschichtungsschicht
(80) des Bauteils (70) in Richtung von relativ innen der Oberfläche (74) nach relativ außen der Oberfläche (74) erfolgt . Laserauftragschweißverfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei eine Laserstrahlachse (LA) des Laserstrahls (1) in einem Einstrahlwinkel (ß) im Bereich von größer 0° bis 35° gegenüber der Oberfläche (74) geneigt ist. Bauteil (70) mit zumindest einer Oberfläche (74) , welche mit einer Beschichtungsschicht (80) beschichtet ist, wobei die Beschichtungsschicht (80) mittels eines Laserauftragschweißverfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche hergestellt ist. Vorrichtung (10) zum Ausführen eines Laserauftragschweißverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Vorrichtung (10) zumindest einen Laser
(12) zum Erzeugen des Laserstrahls (1) aufweist, und wobei die Vorrichtung (10) zumindest einen Zusatzwerkstoffförderer (40) zum Fördern des zumindest einen Zusatzwerkstoffs (2) in einem Abstand von der
Oberfläche (74) des Bauteils (70) zu dem Laserstrahl (1) aufweist .
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